製造強國與工業基礎的發展戰略研究——感測器領域的顛覆性技術的發展

來源:中國科協創新戰略研究院《創新研究報告》

第36期（總第162期）2017-06-20

編者按：我國已經進入由工業大國向工業強國邁進的關鍵時期。然而，工業基礎能力薄弱成為制約我國工業核心競爭力提升和國際產業分工躍升的關鍵瓶頸，存在的突出問題有：自主創新能力不強，核心基礎零部件/元器件、關鍵基礎材料主要依賴進口，基礎工藝和產業技術基礎落後，國民經濟和國防建設所需的重大成套裝備、主機及人民生活所需的裝配型工業產品陷入了「空殼化」的困境。2013年、2014年中國工程院會同工業和信息化部及國家質檢總局相繼開展了「製造強國戰略研究」「工業強基戰略研究」兩個重大發展戰略諮詢項目研究。本文主要解析了「製造強國」「工業強基」的發展戰略，介紹感測器技術領域的顛覆性技術——微機電系統（MEMS）的進展並提出應對建議與措施。

一、製造強國與工業強基

製造業是立國之本，興國之器，強國之基。製造業是實體經濟的主體，是國民經濟的脊樑，是國家安全和人民幸福安康的物質基礎，是我國經濟實現創新驅動、轉型升級的主戰場。

新中國成立後我國製造業經歷了三個發展階段：1949—1978年，形成比較獨立完整的體系；1978—1990年，告別工業產品短缺時代；1990—2010年，產業規模持續擴大。2010年，我國製造業產出佔世界比重的19.8%，超越美國的19.6%，成為全球製造業第一大國 ，這一成就世界矚目，我國製造業進入新的發展階段。

然而，我國製造業大而不強，存在以下問題：自主創新能力不強、基礎薄弱、處於價值鏈低端、生產經營效率不高、產業結構不合理、產品質量問題突出、可持續發展乏力等。面臨著發達國家高端製造業回歸本土，發展中國家低端製造業低成本競爭優勢，我國資源和環境雙重約束，第三次工業革命給我國製造業帶來難得的「機會窗口期」，城鎮化及消費結構升級提供了巨大的市場需求空間，經濟體制機制改革將加速製造業轉型升級等新的挑戰。

信息時代，我國製造業肩負著新的使命，「工業強基」是我國製造業的強盛之路，其基礎是「四基」——關鍵基礎材料、核心基礎零部件/元器件（包括機械基礎零部件、電子元器件、儀器儀錶元器件）、先進基礎工藝和產業技術基礎。「四基」內涵豐富、涉及範圍廣，為了聚焦突破的重點，工業基礎應按照三個原則確定重點：大量進口「卡脖子」的產品和技術；影響經濟安全和國防安全的產品和技術，必須自主研發和產業化；單靠市場不能解決，需要政府安排解決的產品和技術。

二、製造強國之基礎——感測器技術

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國內感測技術現狀

核心感測元器件是「工業基石」，是工業賴以生存和發展的基礎，直接決定重大裝備和主機產品的性能、質量（壽命、可靠性、適用工況），但關鍵基礎件發展滯後，核心感測元器件受制於人，已成為制約我國工業實現「由大變強」的主要障礙。

感測元器件的特點是量大面廣，下游應用領域廣泛，全球需求量大，能產生較大的經濟效益和社會效益，其技術進步是下游整機應用行業技術創新的先決條件；三化程度高，適於專業化大批量生產；兼有材料密集型、勞動密集型和技術密集型產業的特點，同時面臨著世界發達國家的低附加值零部件產業逐漸向外轉移，實行全球採購的趨勢。

「十一五」以來，在高速增長的需求拉動下，我國感測器行業發展也取得了長足的進步，對外依賴逐年減少，主要表現在：產業規模進入世界前列 ；產業布局基本形成 ；中低檔產品「基本」滿足市場需求；研發能力顯著進步。雖然我國基礎零部件和元器件總量規模已居世界前列，但我國工業在國際競爭中仍然處於弱勢地位，與工業發達國家相比仍存在著階段性差距，高端基礎件對外依存度較高。主要表現在：產業集中度低，中低檔產品產能過剩；研發及自主創新能力薄弱，核心技術受制於人；行業共性技術研究缺位；政策缺位。

感測器在機器人領域、智能汽車領域、機械領域都有著廣泛的應用。其技術發展總趨勢呈現出明顯的特點：產品技術與智能化技術相互融合；模塊化、組合化、集成化技術得到高度重視；高性能和環保成為行業發展的主題；廣泛採用新材料、新工藝。核心感測器的技術發展趨勢呈現出智能化、無線化、微型化、集成化、多樣化的特點。

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智能感測技術發展

微機電系統（MEMS）技術是特徵尺度跨越微米和納米兩個鄰接微小領域的高新技術，是信息化智能化的關鍵核心技術。在微能源、測試測量、環境監測、生物統計、安全保衛等領域具有非常廣泛的應用。

MEMS感測器具有微型化、低成本、功耗低、高可靠、高精度、高度集成及高性能的特點，在前沿科技、汽車行業、醫療與健康監護、可穿戴與攜帶型系統、智能手機等軍民兩用領域都取得了迅速的發展。

應用驅動和技術驅動是MEMS感測器發展的兩大驅動力，我國MEMS感測器的發展具有獨特的特點：具有特色的製造基地；成立了專業研究機構；成立了專業學會；研究內容不斷擴展；MEMS走嚮應用與產業化初期；學術交流十分活躍。

三、思考建議

從戰略設計上來講，將核心感測器技術上升為國家「製造強國」「工業強基」戰略的重要組成部分，提升感測器自身的產業鏈，同時將市場競爭與政府引導相結合，綜合提升感測器技術的市場競爭能力。

在感測器的發展方面，建立新體制的、面向行業的感測器技術與產品工程研究中心與創新研究院；建立高端感測器的公共加工平台與基地；建立自動化智能化核心感測器製造示範工程；建立高端感測器的試驗驗證公共平台；建立感測器產業集聚區以及配套政策；建立支持自主可控核心感測器稅收優惠政策；支持和建立與感測器產業發展相配套的專業/職業人才培養體系。

作者：中國工程院院士，中國科協智能製造學會聯合體副理事長，清華大學副校長，教授 尤政

《創新研究報告》編輯：高曉巍

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